Reduction of heat input to IS (iodine-sulfur) process by removal of HI-I-HO mixture purification

HI-I-HO精製の除去によるISプロセス入熱量の削減

笠原 清司  ; 久保 真治  ; 田中 伸幸 ; Yan, X. ; 小貫 薫

Kasahara, Seiji; Kubo, Shinji; Tanaka, Nobuyuki; Yan, X.; Onuki, Kaoru

熱化学水素製造法ISプロセスにおいて、不純物による後工程への悪影響を防ぐために、ブンゼン反応で生成したHI-I-HO(HIx)混合物全量を精製することが想定されてきた。原子力機構では硫酸不純物が電解電気透析(EED)の操作に及ぼす影響を実験的に検討しており、その結果からはHIx精製の一部を除去しうることが示唆された。本研究では、HI分離工程の熱物質フロー計算によって、HI-I-HO(HIx)精製の除去によるISプロセス入熱量の削減を検討した。EEDアノード側へのHIx混合物の精製を除去した場合、HI分離工程入熱量は143.1kJ/mol-HIであり、精製を除去しない場合の278.9kJ/mol-HIから大きく削減された。この入熱量削減はおもにアノード側HIx混合物精製に要する熱が不要になったことによる直接的な効果である。精製除去に伴ってEED電圧低下、HI蒸留塔フィード流量減少が起こり、これらの副次的効果によっても入熱量が低下した。

In thermochemical hydrogen production IS process, purification of all of the HI-I-HO (HIx) mixture right after Bunsen reaction has been supposed to prevent negative influences of impurities on operation of following process components. An experimental investigation on electro-electrodialysis (EED) in JAEA suggests possibility of removal of the purification of the HIx fed to anode side of the EED cell. In this study, reduction of heat input to IS process by removal of HIx mixture purification was investigated by process flow calculation. The net heat input to the HI separation subsection was 143.1 kJ/mol-HI with removal of purification of the HIx fed to EED anode side, which was considerably smaller than that of 278.9 kJ/mol-HI in the case of no purification removal. The main factor for the reduction was elimination of the heat input for the anode side feed purification. The removal of the purification lowered EED voltage and reduced electricity input to the EED. The removal also decreased feed rate to the HI distillation column and decreased heat input to the reboiler of the column. These side effects also reduced the net heat input.